Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Poffo, Jessé Marcos
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243198
Resumo: TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Engenharia Aeroespacial.
id UFSC_6674f1b66cebf86500408c5f9c111341
oai_identifier_str oai:repositorio.ufsc.br:123456789/243198
network_acronym_str UFSC
network_name_str Repositório Institucional da UFSC
repository_id_str 2373
spelling Otimização de Transferências LEO-DRO CislunaresDinâmica OrbitalDROAstrodinâmicaTCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Engenharia Aeroespacial.A utilização de recursos oriundos de asteroides foi introduzida há mais de 100 anos por Konstantin Tsiolkovsky. A fim de que isso seja possível, é necessário que esses objetos sejam inseridos em órbitas próximas à Terra, para que possam ser explorados e pesquisados. O transporte destes para Distant Retrograde Orbits (DROs) no espaço cislunar já foi proposto no passado. Pires e Winter (2020) mapearam DROs estáveis na região cislunar que podem ser usadas para esse fim. Este trabalho apresenta uma análise de determinação de órbitas ótimas de transferência desde uma LEO até as DROs estáveis, tal como mapeadas por Pires e Winter (2020). Transferências ótimas são determinadas por meio de um método semi-analítico executado com o integrador Rebound. As transferências ótimas são órbitas keplerianas geocêntricas na qual o impulso específico total ∆v das manobras é minimizado. A órbita real de transferência simulada no âmbito do problema de N corpos (PNC) Sol + Terra + Lua + espaçonave diverge ligeiramente da órbita kepleriana teórica. Tal divergência é quantificada calculando-se a distância entre a posição na órbita real e a respectiva posição na órbita kepleriana teórica para o mesmo instante de tempo. Dentre um total de 427 DROs cislunares estáveis por 103 anos mapeadas, selecionou-se um subconjunto de 43 com condições iniciais uniformemente distribuídas numa região inicialmente distante da Lua de 15% à 20% da distância Terra-Lua. Para cada uma das condições iniciais analisadas, o método determinou dezenas de órbitas ótimas de transferência em diferentes pontos da DRO caracterizando múltiplas opções ótimas de transferência, i.e. cada uma consiste em um ponto mínimo local. Observou-se que os pontos de inserção dessas múltiplas opções, quando mapeados no referencial girante Terra-Lua, não estão uniformemente distribuídos mas concentram-se em 2 ilhas bastante específicas. A análise também revela que dentre as dezenas de órbitas ótimas determinadas para cada condição inicial, aquelas com menor ∆v concentram-se principalmente em uma das 2 regiões mencionadas. Aplicando-se no contexto de exploração de asteroides, essas DROs selecionadas são potenciais parking orbits para que esses objetos sejam inseridos, demandando baixa energia para serem alcançadas por uma espaçonave partindo da Terra.The use of resources from asteroids was introduced more than 100 years ago by Konstantin Tsiolkovsky. In order for this to be possible, it is necessary that these objects are inserted into orbits close to Earth so that they can be explored and researched. Transporting these to Distant Retrograde Orbits (DROs) in the cislunar region has been proposed in the past. Pires e Winter (2020) mapped stable DROs in the cislunar region that can be used for this purpose. This work presents an analysis of determining optimal transfer orbits from an LEO to stable DROs. Transfer optimal conditions are determined through a semi-analytical method performed with the Rebound integrator. The optimal transfers are geocentric Keplerian orbits in which the total specific impulse ∆v of the maneuvers is minimized. The actual orbit of simulated transfer under the N-body problem (PNC) Sun + Earth + Moon + spacecraft diverges slightly from the theoretical Keplerian orbit. Such divergence is quantified by calculating the distance between the position in the real orbit and the respective position in the theoretical Keplerian orbit for the same instant of time. Among a total of 427 cislunar DROs stable for 103 years mapped, a subset of 43 was selected with initial conditions uniformly distributed in a region initially 15% to 20% of the Earth-Moon distance from the Moon. For each of the conditions analyzed, the method determined dozens of optimal transfer orbits in different points of the DRO characterizing multiple optimal transfer options, i.e. each consists of a local minimum point. It is observed that the insertion points of these multiple options, when mapped in the Earth-Moon rotating frame, are not evenly distributed but concentrated on 2 very specific islands. The analysis also revealed that among the dozens of optimal orbits determined for each initial condition, those with the smallest ∆v are localized mainly on one of the 2 mentioned regions. Applying in the context of asteroid exploration, these selected DROs are potential parking orbits for these objects to be inserted, requiring low energy to be reached by a spacecraft departing from Earth.Joinville, SC.Gaspar, Helton da SilvaUniversidade Federal de Santa Catarina.Poffo, Jessé Marcos2022-12-20T17:28:48Z2022-12-20T17:28:48Z2022-12-06info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis82application/pdfhttps://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243198Open Access.info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSC2022-12-20T17:28:48Zoai:repositorio.ufsc.br:123456789/243198Repositório InstitucionalPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732022-12-20T17:28:48Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
dc.title.none.fl_str_mv Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
title Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
spellingShingle Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
Poffo, Jessé Marcos
Dinâmica Orbital
DRO
Astrodinâmica
title_short Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
title_full Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
title_fullStr Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
title_full_unstemmed Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
title_sort Otimização de Transferências LEO-DRO Cislunares
author Poffo, Jessé Marcos
author_facet Poffo, Jessé Marcos
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Gaspar, Helton da Silva
Universidade Federal de Santa Catarina.
dc.contributor.author.fl_str_mv Poffo, Jessé Marcos
dc.subject.por.fl_str_mv Dinâmica Orbital
DRO
Astrodinâmica
topic Dinâmica Orbital
DRO
Astrodinâmica
description TCC (graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Engenharia Aeroespacial.
publishDate 2022
dc.date.none.fl_str_mv 2022-12-20T17:28:48Z
2022-12-20T17:28:48Z
2022-12-06
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/bachelorThesis
format bachelorThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243198
url https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/243198
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv Open Access.
info:eu-repo/semantics/openAccess
rights_invalid_str_mv Open Access.
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv 82
application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Joinville, SC.
publisher.none.fl_str_mv Joinville, SC.
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSC
instname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron:UFSC
instname_str Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
instacron_str UFSC
institution UFSC
reponame_str Repositório Institucional da UFSC
collection Repositório Institucional da UFSC
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1808652024397430784

Registros relacionados